[01542261]大型水力机组数字化智能化安全运行与故障诊断关键技术与应用

该项目研究属水利水电工程领域。大型水力机组的运行安全问题涉及泵站调水目标实现和水电站电网安全稳定问题，既是一个复杂的技术问题，也是一个日益突出的公共安全问题，对保障泵站和水电站的安全运行意义十分重大，受到社会的广泛关注。而泵站、水电站水力机组运行状态分析和故障诊断手段单一、信息反馈滞后，难以实现机组的精准化、智能化故障诊断。因此，如何通过从机组状态监测的海量数据中挖掘信息，高效、准确地识别机组的健康状况，完成故障特征的自适应提取与健康状况的智能诊断是迫切需要解决的技术难题；另外，一旦诊断出机组故障需要进入检修模式，如何通过信息技术快速获取检修知识，对机组进行精准检修也是需要解决的技术问题。针对上述两大技术问题，项目组开展了大型水力机组数字化智能化安全运行与故障诊断关键技术研究，并在南水北调东线工程江都泵站、泰州引江河管理工程、白溪水库等进行示范应用，取得如下创新性成果： (1)首次提出基于“大数据+深度学习”的水力机组故障诊断方法。引入深度学习理论这一机器学习领域最新的研究成果，结合水力机组海量的监测数据，开创性提出了一种全新的水力机组故障诊断系统构建理念-基于大数据分析和深度学习方法的故障诊断系统，创建了新的水力机组故障诊断模型及相关的理论技术体系。通过研究和构建具有多隐层的机器学习模型和海量的训练数据，来学习更有用的机组状态特征，从而最终提升机组故障诊断准确性。建立了人机协作、多人协作的故障诊断新模式，突破了传统的水力机组故障诊断方式。 (2)融合虚拟装配理论和人工智能技术，创新性提出基于多Agent的情境装配模型，实现水力机组装配知识的主动推送，极大降低水力机组交互装配的负荷。建立装配语义和几何约束的对应关系，根据装配任务特点建立了自底向上的情境感知过程，智能化引导用户在虚拟环境中实现装配对象的选择、机组零部件的装配检修等操作功能，从而建立了互动性高、临场感强的三维虚拟装配检修场景，实现了水力机组装配检修的三维可视化和智能化。 (3)利用虚拟现实、人机交互等技术创建了基于三维可视化的泵站水电站综合管理平台，将泵站水电站空间信息、工程信息、运行状态等各类信息在统一平台上直观地表现出来。提出采用先进的三维图形建模技术、基于语义的三维交互技术和三维图形绘制技术构建与现实高度近似的仿真环境，为用户提供便捷的浏览、交互和可视化信息查询手段。 专利与论著：授权发明专利10件，授权实用新型发明专利5件，软件著作权4项，发表学术论文70篇(其中SCI/EI检索论文41篇)，出版学术专著3部。技术经济指标：对水力机组故障诊断准确性提高了70％，机组安装、拆卸时间节省了约50％。 应用推广与效益：研究成果应用于南水北调东线工程江都泵站、淮安一站、淮安三站、泰州引江河枢纽、白溪水库水电站等35座泵站、水电站工程。累计经济效益约1.5亿元人民币，社会效益显著，具有广阔的推广应用前景。